1、制造企業(yè)數(shù)字化智能設計制造與管理技術與應用,1,PPT學習交流,參考資料,數(shù)字制造 周祖德編著 科學出版社 數(shù)字制造基礎楊文玉、尹周平、孫容磊等編著 北京理工大學出版社 現(xiàn)代制造企業(yè)信息化 劉樹森等編著 科學出版社,2,PPT學習交流,制造企業(yè)數(shù)字化智能設計制造與管理技術與應用,緒論 數(shù)字化智能設計 數(shù)字化智能制造 數(shù)字化智能管理,3,PPT學習交流,第一章 緒論,現(xiàn)代制造企業(yè)概況 我國制造業(yè)面臨的新環(huán)境和新使命 “制造強國”的指導方針和發(fā)展目標 我國制造業(yè)發(fā)展路徑 智能化概述 數(shù)字化制造概述,4,PPT學習交流,1.1 現(xiàn)代制造企業(yè)概況,1、現(xiàn)代制造企業(yè)制造環(huán)境的變化 產(chǎn)品生命周期縮短 大市

2、場和大競爭 交貨期成為主要競爭因素 用戶需求個性化明顯 多品種、小批量生產(chǎn)比例增大,5,PPT學習交流,1.1 現(xiàn)代制造企業(yè)概況,2、現(xiàn)代制造企業(yè)制造模式的變化,6,PPT學習交流,物料需求計劃（MRP）,物料需求計劃（Material Requirement Planning，MRP）是指根據(jù)產(chǎn)品結構各層次物品的從屬和數(shù)量關系，以每個物品為計劃對象，以完工時期為時間基準倒排計劃，按提前期長短區(qū)別各個物品下達計劃時間的先后順序，是一種工業(yè)制造企業(yè)內(nèi)物資計劃管理模式。,概 念,特 點,需求的相關性 需求的確定性 計劃的復雜性,目標,物料及產(chǎn)品按需供應 庫存水平盡可能降低 生產(chǎn)活動精確銜接,MRP

3、根據(jù)市場需求預測和顧客訂單制定產(chǎn)品的生產(chǎn)計劃，然后基于產(chǎn)品生成進度計劃，組成產(chǎn)品的材料結構表和庫存狀況，通過計算機系統(tǒng)計算所需物資的需求量和需求時間，從而確定材料的加工進度和訂貨日程。,原 理,7,PPT學習交流,制造資源計劃（MRP）,制造資源計劃（Manufacturing Resource Planning，MRP II），是在物料需求計劃上發(fā)展出的一種規(guī)劃方法。它是以物料需求計劃MRP為核心，覆蓋企業(yè)生產(chǎn)活動所有領域、有效利用資源的生產(chǎn)管理思想和方法的人機應用系統(tǒng)。,概 念,MPR與MRP區(qū)別,它圍繞企業(yè)的基本經(jīng)營目標，以生產(chǎn)計劃為主線，對企業(yè)制造的各種資源進行統(tǒng)一的計劃和控制，使企業(yè)

4、的物流、信息流、資金流流動暢通地動態(tài)反饋。,原 理,MPR主要對制造環(huán)節(jié)中的物流進行管理，使企業(yè)達到“既要保證生產(chǎn)又要控制庫存”的目的；而MRP則集成了物流和資金流，將人、財、物，時間等各種資源進行周密計劃，合理利用，以提高企業(yè)的競爭力。,8,PPT學習交流,準時生產(chǎn)方式（Just In Time簡稱JIT），又稱作無庫存生產(chǎn)方式，零庫存，一個流或者超級市場生產(chǎn)方式，是日本豐田汽車公司在20世紀60年代實行的一種生產(chǎn)方式。現(xiàn)在這一方式與源自日本的其它生產(chǎn)、流通方式一起被西方企業(yè)稱為“日本化模式”。,概 念,準時生產(chǎn)方式是通過生產(chǎn)的計劃和控制及庫存的管理，追求一種無庫存，或庫存達到最小的生產(chǎn)系統(tǒng)

5、。它的核心是追求一種無庫存的生產(chǎn)系統(tǒng)，或使庫存達到最小的生產(chǎn)系統(tǒng)。,原 理,品質(zhì) 柔性 投放市場時間 產(chǎn)品多元化 效率 適應性 學習,特點,生產(chǎn)流程化 資源配置合理化 生產(chǎn)均衡化,對生產(chǎn)制造的影響,準時制生產(chǎn)（JIT）,9,PPT學習交流,精益生產(chǎn)（LP）,精益生產(chǎn)又稱精良生產(chǎn)，其中“精”表示精良、精確、精美；“益”表示利益、效益等等。精益生產(chǎn)就是及時制造，消滅故障，消除一切浪費，向零缺陷、零庫存進軍。,概 念,追求零庫存 追求快速反應，即快速應對市場的變化。 企業(yè)內(nèi)外環(huán)境的和諧統(tǒng)一 人本位主義、庫存是“禍根”,核心,降低在制品數(shù)量及其占用資金； 降低產(chǎn)品質(zhì)量損失； 縮短訂單交貨期； 減少設備

6、故障停機率； 降低生產(chǎn)耗用工時； 減少人員。,工具,6S與目視控制 準時化生產(chǎn)(JIT) 全面生產(chǎn)維護（ TPM ） 價值流圖,目標,10,PPT學習交流,并行工程（CE）,并行工程(Concurrent Engineering，簡稱CE) 是一種先進的企業(yè)全局管理和生產(chǎn)集成模式。它將企業(yè)中復雜的工程設計、制造和經(jīng)營管理過程中的各種作業(yè)，按最終目標，在時間和空間上并行交互進行，從而縮短了傳統(tǒng)串行作業(yè)方式所需的時間和反復修改的次數(shù)，大幅度提高了作業(yè)質(zhì)量，加快進程，降低了成本。,概 念,在先進制造技術中的地位與作用,并并行工程強調(diào)系統(tǒng)集成與整體優(yōu)化; 并行工程強調(diào)面向過程和面向?qū)ο?,本質(zhì),承上啟

7、下的作用; 并行工程與面向制造和裝配的產(chǎn)品設計;,11,PPT學習交流,企業(yè)資源計劃（ERP）,企業(yè)資源計劃（Enterprise Resource Planning，簡稱ERP， 它是針對物資資源管理（物流）、人力資源管理（人流）、財務資源管理（財流）、信息資源管理（信息流）集成一體化的企業(yè)管理系統(tǒng)，包含客戶/服務架構，使用圖形用戶接口，應用開放系統(tǒng)制作。,概 念,將企業(yè)的各個方面的資源（包括人、財、物、產(chǎn)、供、銷等因素）合理配置，以使之充分發(fā)揮效能，使企業(yè)在激烈的市場競爭中全方位地發(fā)揮能量，從而取得最佳經(jīng)濟效益。,原 理,體現(xiàn)了對整個供應鏈資源進行有效管理的思想； 體現(xiàn)了精益生產(chǎn)，并行工程

8、和敏捷制造的思想， 體現(xiàn)事先計劃與事中控制的思想；,管理理念,工 具,ERP信息系統(tǒng),12,PPT學習交流,計算機集成制造（CIMS）,計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing System，簡稱CIMS），它是在信息技術自動化技術與制造的基礎上，通過計算機技術把分散在產(chǎn)品設計制造過程中各種孤立的自動化子系統(tǒng)有機地集成起來，形成適用于多品種、小批量生產(chǎn)，實現(xiàn)整體效益的集成化和智能化的制造系統(tǒng)。,概 念,從生產(chǎn)工藝方面分：離散型制造業(yè)、連續(xù)性制造業(yè)、混合型制造業(yè) 從體系結構來分：集中性、分散性、混合型,分 類,應 用,CIMS的技術,先進制造技術 敏

9、捷制造 虛擬制造 并行工程,保障和提高了新產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量 縮短了新產(chǎn)品的上市周期 經(jīng)營管理科學化同時降低了產(chǎn)品的成本,13,PPT學習交流,網(wǎng)絡化制造(NM),網(wǎng)絡化制造(Networked-manufacturing. NM)是指通過采用先進的網(wǎng)絡技術、制造技術及其它相關技術, 構建面向企業(yè)特定需求的基于網(wǎng)絡的制造系統(tǒng), 并在系統(tǒng)的支持下, 突破空間對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營范圍和方式的約束, 開展覆蓋產(chǎn)品整個生命周期全部或部分環(huán)節(jié)的企業(yè)業(yè)務活動 (如產(chǎn)品設計、制造、銷售、采購、管理等) 。,概 念,背 景 及 發(fā) 展,國外： 德國Produktion2000 框架方案； 第五框架計劃(1998- 20

10、02 年) ； 第六框架計劃(2002- 2006 年)。,國內(nèi)： 楊叔子院士基于Agent 的網(wǎng)絡化制造模式及基于利益驅(qū)動的動態(tài)重組機制； 劉飛教授支撐網(wǎng)絡化制造的技術體系; 祁國寧和顧新建教授網(wǎng)絡化制造的幾種發(fā)展途徑。,14,PPT學習交流,智能制造（IM）,智能制造（Intelligent Manufacturing，IM）是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能制造系統(tǒng)。它在制造過程中能進行智能活動，諸如分析、推理、判斷、構思和決策等。通過人與智能機器的合作共事，去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。,概 念,從智能制造系統(tǒng)的本質(zhì)特征出發(fā)，在分布式制造網(wǎng)絡環(huán)

11、境中，根據(jù)分布式集成的基本思想，應用分布式人工智能中多Agent系統(tǒng)的理論與方法，實現(xiàn)制造單元的柔性智能化與基于網(wǎng)絡的制造系統(tǒng)柔性智能化集成。,原 理,前景,智能化是制造自動化的發(fā)展方向。在制造過程的各個環(huán)節(jié)幾乎都廣泛應用人工智能技術。專家系統(tǒng)技術可以用于工程設計，工藝過程設計，生產(chǎn)調(diào)度，故障診斷等。也可以將神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊控制技術等先進的計算機智能方法應用于產(chǎn)品配方，生產(chǎn)調(diào)度等，實現(xiàn)制造過程智能化。,15,PPT學習交流,大規(guī)模定制（MC）,大規(guī)模定制（Mass Customization，MC）是一種集企業(yè)、客戶、供應商、員工和環(huán)境于一體，在系統(tǒng)思想指導下，用整體優(yōu)化的觀點，充分利用企業(yè)已有

12、的各種資源，在標準技術、現(xiàn)代設計方法、信息技術和先進制造技術的支持下，根據(jù)客戶的個性化需求，以大批量生產(chǎn)的低成本、高質(zhì)量和效率提供定制產(chǎn)品和服務的生產(chǎn)方式。,概 念,MC的基本思想是通過產(chǎn)品結構和制造流程的重構，運用現(xiàn)代化的信息技術等一系列高新技術，把產(chǎn)品的定制生產(chǎn)全部或部分轉(zhuǎn)化為批量生產(chǎn)，以大規(guī)模生產(chǎn)的成本和速度，為單個客戶或小批量多品種市場定制任意數(shù)量的產(chǎn)品。,基 本 思 想,分 類,按訂單銷售（Sale-To-Order） 按訂單裝配（Assemble-to- Order） 按訂單制造（Make-to-Order） 按訂單設計（Engineer-to-Order）,16,PPT學習交流,

13、大規(guī)模定制（MC）,產(chǎn)品設計模塊化 產(chǎn)品制造專業(yè)化 生產(chǎn)組織和管理網(wǎng)絡化 企業(yè)間的合作關系伙伴化,特點,生產(chǎn)制造系統(tǒng)模塊化 動態(tài)組合的布局方式 動態(tài)組合的調(diào)度方式 動態(tài)響應的控制結構,關鍵技術,大規(guī)模定制的企業(yè)核心能力表現(xiàn),準確獲取顧客需求的能力 面向MC的敏捷產(chǎn)品開發(fā)設計能力 柔性的生產(chǎn)制造能力,17,PPT學習交流,敏捷制造（AM）,敏捷制造（Agile Manufacturing，AM）是指制造企業(yè)采用現(xiàn)代通信手段，通過快速配置各種資源（包括技術、管理和人），以有效的方式響應用戶的需求，實現(xiàn)制造的敏捷性。其核心是企業(yè)在不斷變化、不可預測的經(jīng)營環(huán)境中的快速重構能力，具體表現(xiàn)為多個企業(yè)的核心

14、制造能力的動態(tài)組織。,概念,要提高企業(yè)對市場變化的快速反應能力，滿足顧客的要求。除了充分利用企業(yè)內(nèi)部資源外，還可以充分利用其他企業(yè)乃至社會的資源來組織生產(chǎn)。,核心思想,從產(chǎn)品開發(fā)開始的整個產(chǎn)品生命周期都是為滿足用戶需求的; 采用多變的動態(tài)組織結構、著眼于長期獲取經(jīng)濟效益; 建立新型的標準體系，實現(xiàn)技術、管理和人的集成; 最大限度地調(diào)動、發(fā)揮人的作用。,特點,18,PPT學習交流,云制造（CM）,云制造（Cloud Manufacturing: CM）是為避免制造資源的浪費，借用云計算的思想，利用信息技術實現(xiàn)制造資源的高度共享。建立共享制造資源的公共服務平臺，提供各種制造服務，實現(xiàn)制造資源與服務

15、的開放協(xié)作、社會資源高度共享。,概念,面向服務和需求的制造、不確定性制造、透明和集成的制造、支持多用戶的制造、支持按需使用和付費的制造、低門檻眾包式制造、綠色低碳制造等。,針對大型集團企業(yè)的研發(fā)設計能力服務平臺； 區(qū)域性加工資源共享服務平臺; 制造服務化支持平臺也是將來云制造重點發(fā)展的方向之一; 制造更可以服務于量大面廣的中小企業(yè); 建立物流拉動的現(xiàn)代制造服務平臺。,五大應用方向,特征,19,PPT學習交流,1.2我國制造業(yè)面臨的新環(huán)境,新的發(fā)展階段 新的挑戰(zhàn) 新的發(fā)展機遇,20,PPT學習交流,1.2.1 新的發(fā)展階段,形成比較獨 立完整體系,告別工業(yè)產(chǎn) 品短缺時代,產(chǎn)業(yè)規(guī)模 持續(xù)擴大,新中

16、國成立后我國制造業(yè)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：,2010年，我國制造業(yè)產(chǎn)出占世界比重的19.8%，超越美國的19.6%，成為全球制造業(yè)第一大國 ，這一成就世界矚目。,（19491978年）,（19781990年）,（19902010年）,21,PPT學習交流,1.2.1 新的發(fā)展階段,*自主創(chuàng)新能力不強：核心技術對外依存度高，高端裝備的關鍵零部件依賴進口。 *處于價值鏈低端：產(chǎn)品多數(shù)處于附加值較低的“制造-加工-組裝”環(huán)節(jié)，產(chǎn)品附加值較低。 *生產(chǎn)經(jīng)營效率不高：2011年我國制造業(yè)增加值率為21.5%，發(fā)達國家在35%以上。勞動生產(chǎn)率約為發(fā)達國家的36%-40%。 *產(chǎn)業(yè)結構不合理：一般加工工業(yè)和資源

17、密集型產(chǎn)業(yè)比重過大，技術密集型產(chǎn)業(yè)所占比重偏低，為用戶提供服務的現(xiàn)代制造服務業(yè)占比偏低。 *產(chǎn)品質(zhì)量問題突出：質(zhì)量直接損失每年1700億元以上，間接損失超萬億，食品安全事故時有發(fā)生，危及人民生命健康和損害國家形象。,但， 我國制造業(yè)大而不強，不可持續(xù)發(fā)展問題凸顯。,22,PPT學習交流,1.2.2 新的挑戰(zhàn),發(fā)達國家高端制造業(yè)回歸本土：美國為首的發(fā)達國家鼓勵制造業(yè)回遷，期望鞏固制造強國地位與固有優(yōu)勢，搶占新工業(yè)革命先機。 發(fā)展中國家低端制造業(yè)低成本競爭優(yōu)勢：印度、越南、印尼等發(fā)展中國家以更低的勞動力成本吸引著越來越多的跨國企業(yè)布局，成為低端制造新的轉(zhuǎn)移方向。 我國資源和環(huán)境雙重約束：一方面，石

18、油、鐵礦石、水等能源資源約束趨緊。另一方面，犧牲環(huán)境的代價越來越大。,23,PPT學習交流,1.2.3 新的發(fā)展機遇,第三次工業(yè)革命給我國制造業(yè)帶來難得的“機會窗口期”：以數(shù)字化制造為標志的第三次工業(yè)革命已顯端倪，這為我國制造業(yè)的超越發(fā)展帶來機遇。我國將成為第三次工業(yè)革命的主要參與者，而不再是前兩次工業(yè)革命的“看客”。 城鎮(zhèn)化及消費結構升級提供了巨大的市場需求空間：一個快速增長的10多億人口的消費市場，是任何一個國家在工業(yè)化、現(xiàn)代化過程中都未曾擁有的，這是我國制造業(yè)擁有的最大優(yōu)勢也是最大機遇之一 。 經(jīng)濟體制機制改革將加速制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級：打造中國經(jīng)濟升級版，依靠改革釋放制度紅利，將有助于破除制

19、造業(yè)發(fā)展的體制機制障礙，激發(fā)市場活力。,24,PPT學習交流,1.3我國制造業(yè)面臨的新使命,世界歷史上三次“世界制造中心”的轉(zhuǎn)移印證了：制造業(yè)強則國家強，制造業(yè)對促進國家經(jīng)濟繁榮的巨大作用無可替代，因此，我國制造業(yè)肩負新的使命：,制造業(yè)又大又強 以制造業(yè)的繁榮和強大托起中國偉大復興夢。,25,PPT學習交流,1.4“制造強國”的指導方針, 結構優(yōu)化 創(chuàng)新驅(qū)動 質(zhì)量為先 綠色發(fā)展,26,PPT學習交流,1.4.1 結構優(yōu)化,結構優(yōu)化是制造業(yè)科學發(fā)展的主線，是提升國民經(jīng)濟整體素質(zhì)的主要途徑。推動戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和先進制造業(yè)健康發(fā)展；堅持利用信息技術和先進適用技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)；著力發(fā)展現(xiàn)代制造服務業(yè)；

20、加強基礎產(chǎn)業(yè)建設，解決關鍵材料、元器件和零部件及制造工藝嚴重滯后的局面。,27,PPT學習交流,1.4.2 創(chuàng)新驅(qū)動,創(chuàng)新驅(qū)動是制造業(yè)生存和發(fā)展的靈魂，是實現(xiàn)制造強國的不竭動力。提高原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新能力，更加注重協(xié)同創(chuàng)新，在制造業(yè)的優(yōu)勢領域取得突破,成為技術的引領者；以數(shù)字化智能化制造為核心，推動制造技術、設計技術和生產(chǎn)模式的創(chuàng)新；加快建設以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研用相結合的國家技術創(chuàng)新體系。,28,PPT學習交流,1.4.3 質(zhì)量為先,質(zhì)量為先是制造業(yè)生存發(fā)展的生命，是國家強盛的關鍵內(nèi)核。要制定質(zhì)量發(fā)展政策，強化質(zhì)量安全監(jiān)管，夯實質(zhì)量技術基礎，大力實施品牌發(fā)展戰(zhàn)略

21、，創(chuàng)新質(zhì)量管理理念，優(yōu)化質(zhì)量發(fā)展環(huán)境。,29,PPT學習交流,1.4.4 綠色發(fā)展,綠色發(fā)展是破解資源環(huán)境瓶頸制約，實現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。開發(fā)高效率、低消耗、低排放的綠色制造流程；加大節(jié)能降耗力度，加快淘汰落后生產(chǎn)能力；大力發(fā)展環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)，推行清潔生產(chǎn)和污染治理；倡導綠色產(chǎn)業(yè)文化，健全激勵和約束機制。,30,PPT學習交流,1.5 “制造強國”的發(fā)展目標,一批優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)率先實現(xiàn)突破，躋身強國之列。如通信設備、發(fā)電與輸變電設備、工程機械、軌道交通設備、石油煉制、鋼鐵、儀器儀表7大產(chǎn)業(yè)。,2020年,2030年,我國制造業(yè)整體上處于世界前列，成為制造強國，其中通信設備、發(fā)電與輸變電設備、

22、工程機械、軌道交通設備、石油煉制、鋼鐵、儀器儀表7大產(chǎn)業(yè)處于世界領先地位。,31,PPT學習交流,1.6 “制造強國”的發(fā)展路徑,由技術創(chuàng)新戰(zhàn)略替代技術引進、跟隨戰(zhàn)略,由數(shù)值化智能化制造替代人工制造,由質(zhì)量效益型制造替代粗放型制造,由綠色制造替代資源消耗型和環(huán)境污染型制造,由服務/生產(chǎn)型制造替代生產(chǎn)型制造,由產(chǎn)業(yè)的空間集聚替代產(chǎn)業(yè)的分散布局,由電子商務逐步替代店、鋪式的商業(yè)模式,由輸出資本、技術、產(chǎn)品替代單一的產(chǎn)品出口,32,PPT學習交流,舉例： 大力推行數(shù)字化和智能化,制造業(yè)數(shù)字化智能化是信息化和工業(yè)化深度融合的重要內(nèi)容，是實現(xiàn)制造強國的核心技術。 實施分兩步走的策略 2020年前應全力推

23、行“數(shù)控一代工程”，在面上實現(xiàn)產(chǎn)品的數(shù)字化和制造過程的數(shù)字化。選擇信息化和數(shù)字化基礎好的汽車、機床、工程機械、航空、通信設備制造、儀器儀表等產(chǎn)業(yè)的骨干企業(yè)，進行智能制造試點示范。2020年后可在全行業(yè)分批分期推廣智能制造。,33,PPT學習交流,制定科學可行的技術路線 以傳感器、控制系統(tǒng)和人工智能技術為神經(jīng)中樞，強化智能制造的智能功能；以工業(yè)機器人和傳動裝置為手臂，增強智能制造的執(zhí)行功能；以智能制造單元和成套設備、數(shù)字化車間和數(shù)字化工廠為載體，構建智能制造主體；以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為智慧通道，加快智能制造信息的傳遞；以共性關鍵技術和創(chuàng)新平臺為支撐，增強智能制造技術基礎；以示范、應用及產(chǎn)業(yè)化為手段，推進

24、產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。,舉例： 大力推行數(shù)字化和智能化,34,PPT學習交流,舉例： 大力推行數(shù)字化和智能化,大力發(fā)展智能制造裝備：“智能制造裝備”是國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向之一，大力發(fā)展智能制造裝備，為實施智能制造提供基本條件和物質(zhì)基礎。 開展工藝優(yōu)化和流程的創(chuàng)新：智能制造不僅是“硬件”的智能化，更重要的是工藝優(yōu)化和工藝流程的再造。 對經(jīng)營管理體系和機制進行改革：使之能適應數(shù)字化、智能化改造的需要。 對生產(chǎn)模式和商業(yè)模式進行創(chuàng)新：在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等泛在信息的強力支持下，實現(xiàn)遠程定制、異地設計、協(xié)同生產(chǎn)的新型生產(chǎn)模式；推行電子商務，逐步代替店鋪式的商業(yè)模式。,35,PPT學習交

25、流,1.7 智能化概述,“智能化”：是指由現(xiàn)代通信與信息技術、計算機網(wǎng)絡技術、行業(yè)技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用。 “智能化技術”：集成化、模塊化、網(wǎng)絡化。 “智能化系統(tǒng)”：由現(xiàn)代通信與信息技術、計算機網(wǎng)絡技術、行業(yè)技術、智能控制技術匯集而成的針對某一個方面的應用的智能集合。,36,PPT學習交流,1.8 數(shù)字化的概念,概念一：數(shù)字化就是將許多復雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立起適當?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M制代碼，引入計算機內(nèi)部，進行統(tǒng)一處理，這就是數(shù)字化的基本過程。 概念二：數(shù)字化將任何連續(xù)變化的輸入如圖畫的線條或聲音信號轉(zhuǎn)化為一串

26、分離的單元，在計算機中用0和1表示。通常用模數(shù)轉(zhuǎn)換器執(zhí)行這個轉(zhuǎn)換。 數(shù)字化是利用數(shù)字技術對傳統(tǒng)的技術內(nèi)容和體系進行改造的進程。數(shù)字化的核心是離散化，其本質(zhì)是如何將連續(xù)物理現(xiàn)象、模糊的不確定現(xiàn)象、設計制造過程的物理量和伴隨制造過程而出現(xiàn)和產(chǎn)生的幾何量、設計制造環(huán)境、個人的知識、經(jīng)驗和能力離散化，進而實現(xiàn)數(shù)字化。,37,PPT學習交流,1.9 數(shù)字化制造,數(shù)字化 制造,以設計為中心,以管理為中心,以控制為中心,數(shù)字化制造就是指制造領域的數(shù)字化，它是制造技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術與管理科學的交叉、融和、發(fā)展與應用的結果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)與生產(chǎn)過程、生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實現(xiàn)數(shù)字化的必然趨勢。,38,PP

27、T學習交流,第二章 數(shù)字化智能設計,概述 繪圖三維CAD 計算機輔助工程(CAE) 計算機輔助制造(CAM) 計算機輔助工藝設計(CAPP) 計算機輔助工業(yè)設計(CAID) 數(shù)字原型虛擬現(xiàn)實,39,PPT學習交流,2.1 概述數(shù)字化設計,數(shù)字化設計就是通過數(shù)字化的手段來改造傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計方法，旨在建立一套基于計算機技術、網(wǎng)絡信息技術，支持產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)全過程的設計方法。數(shù)字化設計的內(nèi)涵是支持產(chǎn)品開發(fā)全過程、支持產(chǎn)品創(chuàng)新設計、支持產(chǎn)品相關數(shù)據(jù)管理、支持產(chǎn)品開發(fā)流程的控制與優(yōu)化等。歸納起來就是產(chǎn)品建模是基礎，優(yōu)化設計是主體，數(shù)據(jù)管理是核心。,40,PPT學習交流,2.1 概述數(shù)字化設計制造,數(shù)字化

28、設計制造的本質(zhì)是產(chǎn)品設計制造信息的數(shù)字化，是將產(chǎn)品的結構特征、材料特征、制造特征和功能特征統(tǒng)一起來，應用數(shù)字技術對設計制造所涉及的所有對象和活動進行表達、處理和控制，從而在數(shù)字空間中完成產(chǎn)品設計制造過程，即制造對象、狀態(tài)與過程的數(shù)字化表征、制造信息的可靠獲取及其傳遞，以及不同層面的數(shù)字化模型與仿真。,41,PPT學習交流,2.1 概述數(shù)字化設計制造特點,與傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)相比，數(shù)字化設計制造具有以下特點： 過程的延伸：不僅是產(chǎn)品零件、部件的設計和加工制造過程，而且包括工裝設計制造、檢測和服務等。 智能水平的提高：人工智能技術在數(shù)字化制造系統(tǒng)諸多方面的應用，包括零件設計、工藝設計、工裝設計、過程控

29、制等，使系統(tǒng)的智能水平提高并更為有效。 集成水平的提高：覆蓋零件全生命周期，實現(xiàn)生命周期各個階段的橫向集成和企業(yè)各個層次的縱向集成，在信息集成的基礎上實現(xiàn)功能和過程集成（實現(xiàn)在正確的時間將正確的信息傳遞給正確的人）。,42,PPT學習交流,2.1 概述產(chǎn)品形成過程,產(chǎn)品規(guī)劃,概念設計,生產(chǎn)準備,詳細設計,昨天 過程序列,43,PPT學習交流,2.1 概述產(chǎn)品設計過程,從CAD到虛擬 現(xiàn)實,44,PPT學習交流,2.2 繪圖 三維CAD,產(chǎn)品開發(fā)設計的一般進程,45,PPT學習交流,2.2.1 計算機輔助設計(CAD-Computer Aided Design),先導性：提前進行產(chǎn)品的樣品設計或

30、虛擬設計，可以讓用戶實時從屏幕上看到尚未問世的新產(chǎn)品的外觀與性能，對其進行多方面的觀察和評審，為產(chǎn)品的方案設計及標書的編寫和繪制做出快速反應。 可仿真性：在產(chǎn)品進入詳細設計階段時，CAD技術可以進行模擬裝配和運動仿真，以便及早發(fā)現(xiàn)運動機構的碰撞或空間布局中的干涉，避免不必要的損失和浪費。 并行性：便于組織實施并行工程，在計算機中確立產(chǎn)品模型和總體布局，與之配套的各個獨立系統(tǒng)、部件組、試驗組、生產(chǎn)準備等都可以在總體設計下同時分頭協(xié)調(diào)地進行工作，大大加快產(chǎn)品開發(fā)速度。,CAD技術特點,46,PPT學習交流,2.2.1 計算機輔助設計(CAD-Computer Aided Design),動態(tài)擴展性

31、：能方便、快捷地輸入已有的圖樣，并對圖樣上的信息缺陷實現(xiàn)修復，能根據(jù)客戶提出的各種設計及時修改；在此基礎上建立的各種數(shù)據(jù)庫越來越豐富，可以方便地檢查和迅速組織各套圖的發(fā)放，為生產(chǎn)準備工作的各個方向贏得時間。 效益性：CAD技術作為信息技術的一個重要組成部分，是促進科研成果的開發(fā)和轉(zhuǎn)化、實現(xiàn)智能勞動自動化、加快國民經(jīng)濟發(fā)展、有利于國防現(xiàn)代化的一項關鍵性高技術；是提高產(chǎn)品設計質(zhì)量、縮短開發(fā)周期、大幅度提高勞動生產(chǎn)率的重要手段；是企業(yè)提高創(chuàng)新能力和管理水平、增強市場競爭力和參與國際競爭的必要條件。CAD技術的開發(fā)與應用水平已成為衡量一個國家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志之一。,47,PPT學習交流

32、,2.2.2 CAD 的發(fā)展歷程,48,PPT學習交流,平板式繪圖機,“七五”,“八五”,“九五”,計算機輔助 繪圖,計算機輔助 設計,計算機輔助 產(chǎn)品開發(fā),國產(chǎn)CAD軟件的國內(nèi)市場占有率,我國CAD應用的普及與深化歷程,49,PPT學習交流,2.2.3 概念設計與形狀設計,50,PPT學習交流,2.2.2 概念設計與形狀設計,概念設計階段產(chǎn)品信息特性,概念設計階段產(chǎn)品信息特性, 產(chǎn)品信息是定性的(Qualitative), 產(chǎn)品信息是不精確的(Imprecise), 產(chǎn)品信息是不確定的(Uncertain), 產(chǎn)品信息是不完全的(Incomplete),51,PPT學習交流,2.2.2 概念

33、設計與形狀設計,52,PPT學習交流,自然直觀地表達和傳輸人類概念，具有充分的表現(xiàn)力 不依賴定量信息的定性形狀表現(xiàn) 計算機建模和操作有利于形狀的表達和演變,2.2.3 概念形狀設計,53,PPT學習交流,2.2.4 當前CAD面臨的主要問題,曲面與實體集成核心技術問題,大型組件設計技術問題,54,PPT學習交流,2.3 計算機輔助工程(CAE-Computer Aided Engineering),1、有限元分析技術：基本思想是將問題的求解區(qū)域劃分為一系列單元，單元之間僅靠節(jié)點連接。 有限元分析的三個階段 前處理：產(chǎn)生模型結構的有限元網(wǎng)格劃分，定義邊界條件，零件本身的特性（如材料、密度等）和工

34、況條件的施加等，為后續(xù)的數(shù)值分析做數(shù)據(jù)準備。 解算：根據(jù)前處理生成的網(wǎng)格模型和附加條件，構造數(shù)值方程后解算出數(shù)值解。 后處理：將數(shù)值解與零件的幾何模型聯(lián)系在一起，以彩色等值線、零件變形圖或動畫形等式把數(shù)值解形象地體現(xiàn)出來。,55,PPT學習交流,2.3 計算機輔助工程(CAE-Computer Aided Engineering),2、優(yōu)化技術：優(yōu)化設計是上世紀60年代初期發(fā)展起來的一門新學科，它是最優(yōu)化技術和計算機技術在設計領域應用的結果。優(yōu)化設計為工程設計提供了一種重要的科學設計方法，在解決復雜設計問題時，它能夠從眾多的設計方案中找到盡可能完善或最適宜的設計方案。 主要包含兩部分內(nèi)容：優(yōu)化

35、設計問題的建模技術和優(yōu)化設計問題的求解技術。 優(yōu)化設計數(shù)學模型的三要素：設計變量、目標函數(shù)和約束條件,56,PPT學習交流,2.3 計算機輔助工程(CAE-Computer Aided Engineering),3、仿真技術：借助計算機，用系統(tǒng)的模型對真實系統(tǒng)或設計中的系統(tǒng)進行試驗，以達到分析、研究與設計該系統(tǒng)的目的。利用仿真技術不但可以預示或再現(xiàn)系統(tǒng)的運動規(guī)律和運動過程，而且可以對無法直接進行試驗的系統(tǒng)進行仿真試驗研究。通過仿真可以將產(chǎn)品在制造和使用過程中可能發(fā)生的問題提前到設計階段處理，在減少損失、節(jié)約經(jīng)費、縮短開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面發(fā)揮著巨大作用。,57,PPT學習交流,2.3 計

36、算機輔助工程(CAE-Computer Aided Engineering),4、虛擬樣機技術：利用計算機建立產(chǎn)品的三維幾何模型，經(jīng)過建立約束關系的裝配模型、功能和性能仿真，部分或全部代替物理樣機的試驗，使得物理樣機在真正生產(chǎn)之前，產(chǎn)品性能的大部分已通過了計算機模擬或驗證，從而減少產(chǎn)品設計的返工和出錯率，提高設計效率，同時又可及早發(fā)現(xiàn)物理樣機在制造和裝配中可能出現(xiàn)的問題。 關鍵技術：三維幾何建模技術、產(chǎn)品的數(shù)字化定義方法、數(shù)字化預裝配以及仿真技術。,58,PPT學習交流,2.4 計算機輔助制造(CAM-Computer Aided Manufacturing),計算機輔助制造CAM：指利用計算

37、機輔助完成從生產(chǎn)準備到產(chǎn)品制造整個過程的活動， 完成復雜零件的數(shù)控加工包括工藝過程設計、工裝設計、NC 自動編程、生產(chǎn)作業(yè)計劃、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等。CAM 的支撐技術是數(shù)控編程、刀具軌跡生成、數(shù)控加工仿真技術。,59,PPT學習交流,2.5 計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP-Computer Aided Process Planning),計算機輔助工藝規(guī)劃(CAPP)：是實現(xiàn)CAD/CAM一體化，建立集成制造系統(tǒng)的橋梁，是一種通過計算機技術，以系統(tǒng)化、標準化的方法，輔助確定零件或產(chǎn)品從毛胚到成品的制造工藝流程規(guī)劃方法與技術。它通過加工工藝信息（材料、熱處理、批量等）的輸入，利用人機交互方式或由

38、計算機自動生成零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件。與傳統(tǒng)的手工工藝過程設計相比，CAPP能夠顯著提高工藝文件的質(zhì)量和工作效率，減少工藝編制工作對工藝人員技能的依賴，縮短生產(chǎn)準備周期，便于保留企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗，建立工藝知識庫，改進工藝方法，引入新工藝。,60,PPT學習交流,2.6 計算機輔助工業(yè)設計(CAID-Computer-aided Industrial Design),計算機輔助工業(yè)設計(CAID)：傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計主要是面向功能的設計，往往忽略產(chǎn)品的造型、肌理、色彩、裝飾、人機因素等，隨著市場競爭的日益激烈，可供顧客選擇的產(chǎn)品空間越來越大，顧客除了選擇產(chǎn)品的使用功能外，更加注重產(chǎn)品的外觀、

39、色彩、宜人性等個性化特征。這些往往成為產(chǎn)品的主要賣點，同時也使得產(chǎn)品具有更高的附加值。 CAID是工業(yè)設計理論與CAD技術的有機結合，它是與工業(yè)設計的特點及工業(yè)設計師的設計思維和習慣相適應的一種計算機輔助設計技術。CAID技術以工業(yè)設計知識為核心，以計算機為輔助工具，運用工業(yè)設計的理念和方法，實現(xiàn)形態(tài)、色彩、宜人性設計和美學原則的定量化描述，充分發(fā)揮計算機快速、高效的優(yōu)點，以及設計人員的創(chuàng)造性思維、審美能力和綜合分析能力。,61,PPT學習交流,2.7 數(shù)字原型虛擬現(xiàn)實,Source: D.H. Brown Associates, Inc.,零部件詳細設計,概念設計CAD,虛擬裝配設計,部件連

40、接和特性設計,NC & CAM 加工數(shù)據(jù),車間制造,實體裝配,工程圖紙,設計,制造,信息共享的層次,低,高,產(chǎn)品描述的完整性,“從概念到零件”,62,PPT學習交流,生產(chǎn)經(jīng)營部門和 ERP,客戶合同,產(chǎn)品標準,產(chǎn)品說明書,車間工藝,配置和維護,需求分析/ 市場調(diào)研,零件清單,BOM管理,產(chǎn)品定義,要求和功能 描述,設計方案,設計 BOM,制造 BOM,零部件詳細設計,概念設計CAD,虛擬裝配設計,部件連接和特性設計,NC & CAM 加工數(shù)據(jù),車間制造,實體裝配,工程圖紙,設計,制造,信息共享的層次,低,高,產(chǎn)品描述的完整性,Source: D.H. Brown Associates, Inc

41、.,信息技術的挑戰(zhàn),63,PPT學習交流,圖形庫標準及通用件庫設計文檔資料庫,PDM平臺及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫支撐環(huán)境,概形方案設計,布置方案設計,原理方案設計,功能設計,需求分析,產(chǎn)品概念設計,基于主模型的 協(xié)同設計,基于反求工程的快速產(chǎn)品建模,基于加工過程和信息的產(chǎn)品建模,參數(shù)化特征造型,產(chǎn)品詳細設計,產(chǎn)品可裝配性分析,產(chǎn)品可制造性分析,產(chǎn)品運動學/ 動力學分析,產(chǎn)品結構分析,產(chǎn)品分析,裝配軌跡自動/ 半自動實現(xiàn),裝配序列自動/ 半自動實現(xiàn),加工軌跡規(guī)劃,檢測過程仿真,裝配過程仿真,加工過程仿真,運動/動力學仿真,產(chǎn)品實現(xiàn) 過程虛擬仿真,加工工藝規(guī)劃,產(chǎn)品工藝 規(guī)劃,虛擬產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一般性體系結構

42、,64,PPT學習交流,2.7.1 虛擬制造,虛擬設計,評價 分析,原材料,數(shù)據(jù)信息,設備,廠房,產(chǎn)品,實際生產(chǎn),修改反饋,人力,虛擬加工,虛擬裝配,廢品,65,PPT學習交流,2.7.2 虛擬制造與CAD/CAE/CAM,建模,仿真,66,PPT學習交流,2.8 實例一：邦迪管路基于UG的管路設計CAD系統(tǒng),基于三維軟件系統(tǒng)UG 平臺開發(fā)，具有胎具設計系統(tǒng)和檢具設計系統(tǒng)兩大子系統(tǒng)。 通過參數(shù)化標準件、Excel數(shù)據(jù)文件，一鍵式生成復雜管路；一鍵式生成胎具和檢具。 可由UG的工程圖轉(zhuǎn)換為二維dwg格式文件，可用AutoCAD打開并編輯；可入庫（PDM管理）保存和打?。ú噬?。,67,PPT學習

43、交流,2.8 實例一：邦迪管路基于UG的管路設計CAD系統(tǒng),68,PPT學習交流,主界面,69,PPT學習交流,自定義標準件管理,70,PPT學習交流,自定義標準件制作,71,PPT學習交流,生成管路,72,PPT學習交流,檢具設計生成底板,73,PPT學習交流,檢具設計裝配檢具,74,PPT學習交流,檢具設計裝配插針,75,PPT學習交流,檢具設計工程圖,76,PPT學習交流,胎具設計標準件管理,77,PPT學習交流,胎具設計生成管路,78,PPT學習交流,胎具設計模型設計,選定夾持點 生成工作臺 執(zhí)行彎曲操作 彎曲回彈 檢查干涉 胎具位置調(diào)整 輸出bend數(shù)據(jù),79,PPT學習交流,胎具設

44、計夾持點,80,PPT學習交流,胎具設計生成工作臺,81,PPT學習交流,胎具設計彎曲結果,82,PPT學習交流,2.9 實例二：基于UG二次開發(fā)的鑄造工藝CAD系統(tǒng),基于三維軟件系統(tǒng)UG 平臺開發(fā)，具有重量、模數(shù)、補縮系統(tǒng)（冒口和冷鐵）、澆注系統(tǒng)（直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道）等計算設計、參數(shù)化繪制功能，得到三維鑄造工藝圖。 通過接口文件，設計后的三維模型可用于CAE模擬分析和CAM數(shù)控加工，符合鑄造工藝CAD/CAE/CAM一體化要求。 三維鑄造工藝可由UG的工程圖轉(zhuǎn)換為二維dwg格式文件，可用AutoCAD打開并編輯。利用二維鑄造CAD可生成紅藍鉛筆電子文檔，可入庫（PDM管理）保存和打?。ú?/p>

45、色）。,83,PPT學習交流,主界面,84,PPT學習交流,提取零件信息,85,PPT學習交流,參數(shù)設計,86,PPT學習交流,分型面設計,87,PPT學習交流,加工余量,88,PPT學習交流,拔模斜度,89,PPT學習交流,工藝方案,90,PPT學習交流,2.10 實例三：數(shù)字化車間組合夾具參數(shù)化設計系統(tǒng),整合車、鉆、鏜、銑、刨組合夾具，建立數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)組合夾具參數(shù)化設計 針對組合夾具參數(shù)化設計，開發(fā)了包含多種組合夾具的參數(shù)化模型 開發(fā)參數(shù)化設計系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)組合夾具設計快速化，標準化,91,PPT學習交流,92,PPT學習交流,93,PPT學習交流,94,PPT學習交流,組合夾具零件整理,

46、95,PPT學習交流,組合夾具參數(shù)化設計系統(tǒng)界面,96,PPT學習交流,基于VB組合夾具參數(shù)化設計系統(tǒng)界面,97,PPT學習交流,第三章 數(shù)字化智能制造,在數(shù)字化技術和制造技術融合的背景下，并在虛擬現(xiàn)實、計算機網(wǎng)絡、快速原型、數(shù)據(jù)庫和多媒體等支撐技術的支持下，根據(jù)用戶的需求，迅速收集資源信息，對產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規(guī)劃和重組，實現(xiàn)對產(chǎn)品設計和功能的仿真以及原型制造，進而快速生產(chǎn)出達到用戶要求性能的產(chǎn)品整個制造全過程,98,PPT學習交流,第三章 數(shù)字化智能制造, 網(wǎng)絡制造 敏捷制造 虛擬制造 快速原型制造 計算機集成制造 綠色設計與制造,99,PPT學習交流,3.1 數(shù)字制造

47、的全球?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡制造,網(wǎng)絡制造(Networked manufacturing):指通過采用先進的網(wǎng)絡技術、制造技術及其其它相關技術, 構建面向企業(yè)特定需求的基于網(wǎng)絡的制造系統(tǒng), 并在系統(tǒng)的支持下, 突破空間對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營范圍和方式的約束, 開展覆蓋產(chǎn)品整個生命周期全部或部分環(huán)節(jié)的企業(yè)業(yè)務活動(如產(chǎn)品設計、制造、銷售、采購、管理等) , 實現(xiàn)企業(yè)間的協(xié)同和各種社會資源的共享與集成, 高速度、高質(zhì)量、低成本地為市場提供所需的產(chǎn)品和服務。,100,PPT學習交流,101,PPT學習交流,3.1.1網(wǎng)絡化制造特點,（1）敏捷化：敏捷化是網(wǎng)絡化制造的核心思想之一。生產(chǎn)制造系統(tǒng)在現(xiàn)今發(fā)展階段，面臨的最大挑

48、戰(zhàn)是：市場環(huán)境的快速變化帶來的不確定性；技術的迅速發(fā)展帶來的設備和知識的更新速度加快；市場由賣方轉(zhuǎn)為買方，市場正逐步走向全球化；產(chǎn)品特征由單一、標準化轉(zhuǎn)變?yōu)轭櫩突瘋€性化，產(chǎn)品的壽命周期明顯縮短；制造企業(yè)之間盡管不再是單純的你死我活的競爭，但競爭的激烈程度有增無減。所有這一切都要求制造業(yè)具有快速反應外部環(huán)境變化的能力，即敏捷化的能力。 （2）分散化：其一是資源分散性，包括制造硬件資源（如設備、物料、人力和知識等）分散在不同的組織內(nèi)、不同的地域內(nèi)、不同的文化條件下等；另一是指制造系統(tǒng)中生產(chǎn)經(jīng)營管理決策的分散化。,102,PPT學習交流,3.1.1網(wǎng)絡化制造特點,（3）動態(tài)化：網(wǎng)絡化制造聯(lián)盟是針對市

49、場需求和機遇，面向特定產(chǎn)品而組建的。市場和產(chǎn)品是網(wǎng)絡化制造聯(lián)盟存在的先決條件，根據(jù)市場和產(chǎn)品的動態(tài)變化，網(wǎng)絡化制造聯(lián)盟隨之發(fā)生動態(tài)變化，市場和產(chǎn)品機遇不存在時，網(wǎng)絡化制造聯(lián)盟解散，根據(jù)新的市場和產(chǎn)品機遇重新組建新的聯(lián)盟。 （4）協(xié)作化：資源地充分利用體現(xiàn)在形成產(chǎn)品的價值鏈中的每一環(huán)節(jié)。產(chǎn)品從設計、零部件制造、總裝，直到產(chǎn)品銷售、售后服務，都需要網(wǎng)絡聯(lián)盟合作伙伴之間的緊密配合。這種協(xié)作化是一個快速響應市場，完成共同戰(zhàn)略目標的優(yōu)化過程。,103,PPT學習交流,3.1.1網(wǎng)絡化制造特點,（5）集成化：由于資源和決策的分散性特征，要充分發(fā)揮資源的效率，就必須將制造系統(tǒng)中各種分散的資源能夠?qū)崿F(xiàn)實時集成

50、，分散資源的高效集成是網(wǎng)絡化制造的目標之一。 （6）數(shù)字化：借助信息技術，網(wǎng)絡化制造能夠?qū)崿F(xiàn)真正完全無圖紙的虛擬設計、數(shù)字化和虛擬化制造，幫助企業(yè)形成信息化的組織構架，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)與外界的信息流、物流和資金流的順暢傳遞，從而保證了產(chǎn)品設計與制造周期的縮短，降低成本，提高工作效率。 （7）網(wǎng)絡化：現(xiàn)代通訊技術的發(fā)展促進了網(wǎng)絡聯(lián)盟的形成。由于制造資源和市場的分散，實現(xiàn)快速重組必須建立在網(wǎng)絡化的基礎之上。因此，組建高效的網(wǎng)絡聯(lián)盟需要將電子網(wǎng)絡作為支撐環(huán)境，并充分應用現(xiàn)代化通訊技術與信息技術,104,PPT學習交流,3.1.2 網(wǎng)絡化制造模式,模式一：基于Agent分布式網(wǎng)絡化制造模式 Agen

51、t概念最初源于分布式人工智能領域，用以表示具有推理決策與問題求解能力的智能邏輯單元。Agent之間通過計算機網(wǎng)絡連接，Agent作為網(wǎng)絡上的智能結點，構成分布式多Agent系統(tǒng)，其特點是具有開放性、分布式合作和適應環(huán)境變化的自組織能力。而任何規(guī)模、任一層次的制造系統(tǒng)都是由若干個完成不同任務的環(huán)節(jié)組成。各環(huán)節(jié)在獨立完成自身任務的同時，又相互協(xié)作，共同完成制造任務，因此，制造系統(tǒng)實現(xiàn)制造資源向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的整個過程是一個典型的多Agent協(xié)同求解過程。在基于Agent的制造環(huán)境中，同樣可以引入市場競爭機制，以經(jīng)濟利益為紐帶，通過市場競爭中的招標-投標-中標方式，驅(qū)動各Agent之間的動態(tài)組合，達到制造

52、系統(tǒng)的動態(tài)重組。一般而言，每個Agent都是自律的和彼此獨立的組件，但也可以擁有若干Agent作為自己的“友元”，建立一種相對緊密的關系。,105,PPT學習交流,106,PPT學習交流,3.1.2 網(wǎng)絡化制造模式,107,PPT學習交流,3.1.2 網(wǎng)絡化制造模式,模式二：動態(tài)網(wǎng)絡聯(lián)盟 1991年，美國政府為了在世界經(jīng)濟中重振雄風，并在未來全球市場競爭中取得優(yōu)勢地位，由國防部、企業(yè)界和學術界聯(lián)合研究未來制造技術，并完成了21世紀制造企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略報告。該報告明確提出了敏態(tài)靈活的虛擬組織機構(Virtual Organization)或動態(tài)聯(lián)盟、先進的柔性生產(chǎn)技術和高素質(zhì)的人員進行全面的集成，從

53、而使企業(yè)能夠從容應付快速變化和不可預測的市場需求，獲得企業(yè)的長期經(jīng)濟效益。其中的動態(tài)聯(lián)盟與虛擬組織結構或虛擬公司(Virtual Company)是相同的概念，其含義是指企業(yè)群體為了贏得某一機遇性市場競爭，把一復雜產(chǎn)品迅速開發(fā)出來，并推向市場，他們從各自公司中選出開發(fā)新產(chǎn)品的優(yōu)勢部分，然后綜合成一個單一的經(jīng)營實體。該動態(tài)聯(lián)盟或虛擬企業(yè)的生命周期取決于產(chǎn)品市場機遇，機遇一旦消失，它即行解體。動態(tài)聯(lián)盟的基礎是企業(yè)聯(lián)盟網(wǎng)絡，聯(lián)盟網(wǎng)絡可以直接建立在Internet上，也可以建立在專用網(wǎng)上。,108,PPT學習交流,109,PPT學習交流,3.1.3 網(wǎng)絡制造技術組成,網(wǎng)絡化制造技術群包括： 基于網(wǎng)絡的

54、制造系統(tǒng)管理和營銷技術群 基于網(wǎng)絡的產(chǎn)品設計與開發(fā)技術群 基于網(wǎng)絡的制造過程技術群 網(wǎng)絡化制造功能組成模塊： 基于網(wǎng)絡的分布式CAD系統(tǒng)； 基于網(wǎng)絡的工藝設計系統(tǒng)； 開放結構控制的加工中心。,110,PPT學習交流,3.2 數(shù)字制造的動態(tài)聯(lián)盟敏捷制造,敏捷制造的含義： -敏捷制造是一種生產(chǎn)組織模式 -它利用人的智能和信息技術，通過多方面的協(xié)作改變企業(yè)沿用的復雜的多層遞階結構，改變傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式 -在整個產(chǎn)品生命周期中最大限度的滿足客戶需求，提高企業(yè)的競爭力,111,PPT學習交流,3.2 數(shù)字制造的動態(tài)聯(lián)盟敏捷制造,112,PPT學習交流,3.2.1敏捷制造動態(tài)聯(lián)盟,動態(tài)聯(lián)盟是敏捷制造的

55、基本組織形態(tài)。 其含義是指企業(yè)群體為了贏得某一機遇性市場競爭, 圍繞某種新產(chǎn)品開發(fā), 通過選用不同組織/企業(yè)的優(yōu)勢資源, 綜合成單一的靠網(wǎng)絡通訊聯(lián)系的階段性經(jīng)營實體。 動態(tài)聯(lián)盟具有集成性和時效性兩大特點。它實質(zhì)上是不同組織/企業(yè)間的動態(tài)集成, 隨市場機遇的存亡而聚散。,113,PPT學習交流,3.2.2 敏捷制造研究情況,敏捷化協(xié)會（Agility Forum） 1994年，美國成立了三個敏捷制造研究所 得克薩斯大學的航天敏捷制造研究所 羅斯林工藝研究所的電子敏捷制造研究所 伊立諾斯大學的車床敏捷制造研究所,114,PPT學習交流,七項敏捷商務實踐（Agile Business Practic

56、e） 四項敏捷企業(yè)決策支持（Agile Enterprise Decision Support） 八項敏捷智能化設計與制造系統(tǒng)（Agile Intelligent Design and Manufacturing System） 十項敏捷供應鏈管理（Agile Supply Chain Management）研究。,3.2.2 敏捷制造研究情況,115,PPT學習交流,3.3 數(shù)字制造的計算機實現(xiàn)虛擬制造,虛擬制造是實際制造過程在計算機上的本質(zhì)實現(xiàn)，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產(chǎn)品的設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品

57、制造的本質(zhì)過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。,116,PPT學習交流,3.3 數(shù)字制造的計算機實現(xiàn)虛擬制造,虛擬制造技術是一門以計算機仿真技術、制造系統(tǒng)與加工過程建模理論、VR技術、分布式計算理論、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術等為理論基礎，研究如何在計算機網(wǎng)絡環(huán)境及虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，利用制造系統(tǒng)個層析及各環(huán)節(jié)的數(shù)學模型，完成制造系統(tǒng)整個過程的計算與仿真的技術。,117,PPT學習交流,3.3 數(shù)字制造的計算機實現(xiàn)虛擬制造,虛擬制造系統(tǒng)(Virtual Manufacturing System，VMS)是基于虛擬制造技術實現(xiàn)的制造系統(tǒng)，是現(xiàn)實制造系統(tǒng)(Real Manufacturing System

58、)在虛擬環(huán)境下的映射。它由虛擬信息系統(tǒng)(Virtual Information System，VIS)和虛擬物理系統(tǒng)(Virtual Physical System，VPS)構成。虛擬信息系統(tǒng)利用計算機信息系統(tǒng)模擬現(xiàn)實信息系統(tǒng)(Real Information System，RIS)的設計、規(guī)劃、調(diào)度、控制、評估等活動。虛擬物理系統(tǒng)利用計算機信息系統(tǒng)模擬現(xiàn)實物理系統(tǒng)(Real Physical System，RPS)的制造過程和制造活動。,118,PPT學習交流,3.3.1 虛擬制造的分類,119,PPT學習交流,3.3.2 虛擬制造的理論基礎,120,PPT學習交流,3.3.3 可視化交互建模體系結構,121,PPT學習交流,3.3.4 虛擬制造功能框圖,122,PPT學習交流,3.3.5 虛擬制造的關鍵技術,關鍵技術,虛擬設計與裝配技術,虛擬實驗技術,虛擬生產(chǎn)技術,虛擬產(chǎn)品實現(xiàn)技術,虛擬檢測與評價技術,虛擬紋理分析技術,123,PPT學習交流,3.4 數(shù)字制造的快速實現(xiàn)快速原型制造,1、快速原型技術（RP Rapid Prototyping ）是一種基于離散堆積成形思想的新型成形技術，它產(chǎn)生于20世紀80年代，是在現(xiàn)代CAD/CAM 技術、激光技術